纤维织物型自润滑材料摩擦学性能试验

采用标准球盘往复式摩擦磨损试验机对纤维织物型自润滑关节轴承材料的摩擦特性及磨损机理进行试验,测定恒定载荷和往复运动条件下衬垫的摩擦因数和磨损量,给出了衬垫与试球间接触应力分布计算式。通过方差分析及检验样本P值验证了不同条件下测试均值差异的显著性及数据的有效性;应用扫描透射电子显微镜观测衬垫磨后的表面形貌,分析磨损机理;采用3种对磨试球,对比不同材料对衬垫摩擦学特性的影响。     

基体树脂和纳米颗粒含量对自润滑衬垫摩擦磨损性能的影响

用浸渍方法制备了含有不同比例基体树脂的Kevlar/聚四氟乙烯纤维(PTFE)织物型自润滑衬垫,用MM-200磨损试验机试验评价了制备衬垫的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面观测,探讨了衬垫中基体树脂含量和添加的纳米颗粒对衬垫摩擦磨损性能的影响机理。研究结果表明:衬垫存在一个较优的基体树脂含量范围,在此范围内,衬垫的摩擦磨损性能较为优异;纳米颗粒对衬垫的摩擦学性能和摩擦过程的阶段性变化产生影响,加入纳米颗粒后衬垫的抗磨性能得到明显改善。     

等离子体表面改性对PTFE织物自润滑衬垫综合性能的影响

采用等离子体对PTFE织物进行表面改性,通过接触角测试、顶破强力、剥离强度和摩擦磨损寿命试验研究等离子体表面改性对PTFE织物亲水性、PTFE织物自润滑衬垫整体强度、剥离强度和摩擦磨损性能的影响。试验结果表明：等离子体表面改性后PTFE织物与水的接触角由135.9°降至91.8°,树脂对织物的浸润效果得到了改善;等离子体表面改性后PTFE织物衬垫的平均顶破强力为未处理衬垫的1.59倍;平均剥离强度为未处理衬垫的2.07倍;平均摩擦磨损寿命为未处理衬垫的1.66倍,衬垫的整体强度和耐磨性均得到了提高。     

不同黏结方向对织物自润滑衬垫磨损性能的影响

织物自润滑衬垫是飞机关节轴承的关键自润滑材料,其摩擦磨损性能直接影响关节轴承的服役可靠性。对2种型号的关节轴承进行故障分析,结合摆动磨损试验研究衬垫裁剪和黏结方向对衬垫性能的影响。结果表明:45°方向裁剪的衬垫摩擦平稳性和耐磨性均优于0°方向裁剪的衬垫,为提高国产织物自润滑衬垫的服役性能提供了试验依据。     

PTFE/芳纶纤维编织衬垫自润滑关节轴承的黏接性能及摩擦学性能

对PTFE/Kevlar纤维混合编织衬垫分别进行超声波处理、稀土CeO2处理后,制备了自润滑关节轴承,利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的高频摆动摩擦磨损试验机对关节轴承进行了剥离强度测试和摩擦磨损性能试验,考察了前处理工艺对关节轴承的黏接性能和摩擦学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察分析了衬垫表面的微观形貌变化,以探究轴承的摩擦学性能与衬垫形成PTFE转移膜的成膜性能之间的关系。结果表明,衬垫经改性前处理后,不仅提高了衬垫与基体的黏接性能,而且提高了轴承的摩擦学性能;轴承的摩擦学性能与其在摩擦磨损过程中形成PTFE转移膜的成膜性能之间存在一定的对应关系,即PTFE转移膜的形成越快,耐磨性、均匀连续性越好,在摩擦磨损过程中表现出较优的摩擦诱导成膜性能,其摩擦学性能也越优。     

环境介质对UHMWPE纤维织物复合材料摩擦学性能影响的研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维织物复合材料在干摩擦及在海水、机械油介质中的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面和摩擦对偶表面进行观察和分析。结果表明,海水和机械油可以分别在对偶表面形成软质薄膜和润滑膜,起到了减摩作用;同时,水分子和油分子会渗入到复合材料内部,降低纤维与树脂间的黏接强度,导致复合材料抗磨性能的降低。     

环境介质对UHMWPE纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物复合材料在干摩擦及在海水、机械油介质中的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面和摩擦对偶表面进行观察和分析。结果表明,海水和机械油可以分别在对偶表面形成软质薄膜和润滑膜,起到了减摩作用;同时,水分子和油分子会渗入到复合材料内部,降低纤维与树脂间的黏接强度,导致复合材料抗磨性能的降低。     

木质素纤维增强摩擦材料的性能研究

制备一种木质素纤维增强摩擦材料,采用冲击试验机和硬度计分析其力学性能,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪分析其断面形貌及磨损表面形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:与钢纤维相比,木质素纤维能够提高摩擦材料的抗冲击韧性和抗断裂韧性,降低摩擦材料的硬度;在摩擦过程中木质素纤维在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层和转移膜,使摩擦材料的摩擦因数比较稳定,且300℃高温时没有出现明显的热衰退现象,磨损量符合国家标准的范围;SEM和X射线衍射分析表明,木质素纤维与基体结合强度高,对摩擦材料增强效果显著,其在高温阶段的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

双工位往复式衬垫摩擦磨损试验机

介绍了自主研发的一种用于自润滑衬垫在不同试验条件下的双工位往复式摩擦磨损试验机,通过测量试验过程中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究衬垫的摩擦磨损性能。通过对2种不同织物型自润滑衬垫的摩擦磨损性能试验,证明该试验机性能稳定,测试系统准确可靠。     

高承载下自润滑纤维织物复合材料摩擦磨损性能研究

采用轴-瓦式摩擦磨损试验机研究高载荷条件下自润滑纤维织物复合材料的摩擦磨损性能;利用扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料以及对偶轴套磨损表面的形貌,并分析探讨摩擦磨损机制。结果表明：自润滑纤维织物复合材料能够承受载荷400 MPa、摆动次数25 000次的摩擦磨损试验,且摩擦磨损性能与载荷有明显的相关性;其摩擦因数随着载荷的增加而变小,磨损深度随着载荷的增加而变大;低载荷条件下,其磨损机制以黏着磨损为主,高载荷条件下,磨损机制以磨粒磨损为主。     

高承载下自润滑纤维织物复合材料摩擦磨损性能

采用轴-瓦式摩擦磨损试验机研究高载荷条件下自润滑纤维织物复合材料的摩擦磨损性能;利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料以及对偶轴套磨损表面的形貌,并分析探讨摩擦磨损机制。结果表明:自润滑纤维织物复合材料能够承受载荷400 MPa、摆动次数25 000次的摩擦磨损试验,且摩擦磨损性能与载荷有明显的相关性;其摩擦因数随着载荷的增加而变小,磨损深度随着载荷的增加而变大;低载荷条件下,其磨损机制以黏着磨损为主,高载荷条件下,磨损机制以磨粒磨损为主。     

钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的性能研究

采用热压烧结法制备出钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,对比分析钢纤维、钢纤维和莫来石纤维的混杂纤维以及莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损特性。利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同温度下的磨损表面和磨屑形貌,并研究其磨损机制。研究结果表明,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料具有较高的机械强度以及良好的摩擦稳定性和耐磨性能,以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,摩擦因数表现出严重的热衰退,且具有低的耐磨损性能。SEM分析表明,在从低温到高温的摩擦过程中,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料的磨损形式主要由黏着磨损转化为黏着磨损与磨粒磨损的复合磨损形式,而以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,其磨损形式以磨粒磨损为主。     

不同衬垫关节轴承摩擦学性能的对比

在摆动频率1.9 Hz,4种载荷(3,6,9和12 kN)条件下,对比研究了1种钢对铜网复合衬垫材料关节轴承Ⅰ和3种钢对PTFE织物衬垫材料关节轴承Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的干滑动摩擦磨损性能,并利用三维形貌轮廓仪观察其磨损表面形貌。试验结果表明:轴承Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ的摩擦系数随着载荷的增大而逐渐增大,轴承Ⅲ则随着载荷的增大呈减小趋势;轴承Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ的磨损量和摩擦温度大体上均随载荷的增大不断增大;载荷小于9 kN时,轴承Ⅰ的摩擦学性能表现较好,大于9 kN后轴承Ⅲ则表现最好;整个试验过程中轴承Ⅳ的摩擦磨损性能表现最差。     

铜基粉末冶金和青铜衬垫杆端关节轴承摩擦学性能对比

采用自制的高频重载杆端关节轴承摩擦磨损试验机,在摆动频率3 Hz,接触应力8 MPa条件下试验分析了铜基粉末冶金和青铜衬垫杆端关节轴承的摩擦因数、温升和磨损情况,借助扫描电子显微镜(SEM)检查分析了2种衬垫的表面磨损差异。结果表明:铜基粉末冶金衬垫轴承的摩擦学性能优于青铜衬垫,且前者为轻微磨粒磨损,后者为严重磨粒磨损。     

裁切方向对PTFE织物自润滑衬垫剥离强度及摩擦磨损性能的影响

研究裁切方向对PTFE织物自润滑衬垫剥离强度及在不同工况下摩擦磨损性能的影响,分析造成性能差异的原因。结果表明:经向裁切衬垫的剥离强度最好,平均达1.49 N/mm;衬垫摩擦因数最低,平均为0.04;轴承圆周摆动的平均摩擦磨损寿命最长,达1 626 h;轴承在倾斜摆动情况下也保持了良好的摩擦磨损性能,说明经向裁切衬垫的综合性能优异;纬向裁切衬垫的综合性能最差,左斜向、右斜向裁切衬垫的综合性能居中。     

织物衬垫自润滑关节轴承的研究现状与展望

针对飞行器等高端设备中广泛使用的免维护织物衬垫自润滑关节轴承,从其基体与自润滑织物衬垫材料、力学仿真与结构分析、性能试验、磨损与寿命分析诸方面介绍了国内、外的研究动态和发展趋势,并在总结现有研究工作的基础上,对织物衬垫自润滑关节轴承的未来发展趋势提出了一些看法.     

PTFE/铜网衬垫关节轴承的摩擦学性能研究

利用自制的高频重载关节轴承摩擦磨损试验机,研究了不同摆动频率和接触压力条件下PTFE/铜网复合材料衬垫关节轴承摩擦系数、线磨损量和摩擦温度的变化规律。借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了关节轴承衬垫的磨损表面并探讨了其磨损机理。结果表明:在接触压力≤47.6 MPa时,摆动频率的升高对轴承的摩擦系数、磨损量和摩擦温度影响较小;在接触压力(47.6 MPa时,随着摆动频率的变化,轴承的摩擦系数、磨损量波动范围较大,摩擦温度上升较快;在摆动频率和接触压力共同作用下衬垫材料发生塑性变形、挤压变形和剥落,内圈材料向衬垫转移使关节轴承衬垫自润滑能力下降,导致衬垫材料发生粘着磨损和磨粒磨损而失效。     

油介质对聚四氟乙烯纤维织物自润滑复合材料摩擦学性能的影响

采用栓-盘式摩擦磨损试验机研究航空煤油和液压油介质对聚四氟乙烯纤维织物自润滑复合材料的摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察和分析复合材料磨损表面形貌,并分析探讨摩擦磨损机制。结果表明,油介质的存在可明显降低复合材料的耐磨性能和极限承载能力,其中液压油的影响更为显著;介质浸泡处理的复合材料在摩擦过程中,磨损形式由黏着磨损逐步过渡到疲劳磨损,并且界面结合强度降低,导致材料耐磨性能下降。     

多纤维增强汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损特性研究

制备一种多纤维增强汽车制动器摩擦材料。为了解多纤维增强摩擦材料各组分在制动摩擦过程中所起的作用,采用XD-MS定速式摩擦试验机测定所制备的摩擦材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观测在不同温度下磨损后的表面形貌。结果表明:摩擦材料的摩擦因数比较稳定且在高温时摩擦因数没有显著下降,磨损率也在规定范围内;摩擦材料在低温下主要是磨粒磨损,高温下树脂分解产生热磨损,同时伴随着磨粒磨损和疲劳磨损。     

臭氧刻蚀改性Nomex/PTFE织物复合材料界面性能及摩擦学性能*

为提高Nomex/PTFE混编织物增强复合材料的界面性能和摩擦学性能,选用臭氧刻蚀改性方法对Nomex纤维和PTFE纤维进行表面改性,采用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测定仪和能谱仪（EDS）研究臭氧刻蚀时间下纤维的表面形貌和官能团变化,采用多试件摩擦磨损试验机测试Nomex/PTFE织物复合材料的摩擦学性能,采用SEM和能谱仪（EDS）表征复合材料和对偶的磨损面。结果表明：臭氧刻蚀能够明显改变Nomex纤维和PTFE纤维的表面形貌,提高纤维的亲水性和与树脂的黏接性能,但会降低其力学性能;臭氧刻蚀处理后复合材料的界面性能和耐磨损性能有所提高,最优处理时间为1 h,磨损率可降低16.7%～20%。原因在于纤维表面粗糙度和含氧官能团的增加有利于提高纤维与树脂的界面结合强度,并减少作用力在材料界面上的应力集中效应。